零散氣處理回收裝置快速搬遷技術(shù)的研究

張碩 周巖 陳鵬軒（北京迪威爾石油天然氣技術(shù)開發(fā)有限公司，北京100083）

1 概述

我國的天然氣資源廣泛分布，且存儲(chǔ)豐富，其中不少氣田是屬于開采成本較高的邊際氣田、非常規(guī)氣田和儲(chǔ)量較少的零散氣田。同時(shí)，邊遠(yuǎn)井、零散井、試采井及含有伴生氣的轉(zhuǎn)油站，由于分布零散，產(chǎn)量不穩(wěn)定，建設(shè)油田管網(wǎng)不經(jīng)濟(jì)，大多只能就地放空燃燒或發(fā)電，并不能保證天然氣資源的完全利用，既造成不可再生能源的浪費(fèi)，又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，為了適應(yīng)國家節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)的需要，針對(duì)邊遠(yuǎn)、零散氣處理回收技術(shù)的研究工作也逐漸展開。

邊遠(yuǎn)、零散氣回收與整裝油氣田的開發(fā)存在較大差異，與產(chǎn)能、穩(wěn)產(chǎn)期等都不確定的試采井類似。由于邊遠(yuǎn)、零散氣的產(chǎn)量不穩(wěn)定，處理回收裝置生產(chǎn)3-5個(gè)月后有可能將不再繼續(xù)生產(chǎn)，需要將裝置搬遷到別的井口進(jìn)行開采，若每個(gè)井口都建一套裝置，不僅增加了項(xiàng)目建設(shè)成本，還造成大量的浪費(fèi)。傳統(tǒng)的試采天然氣處理裝置主體框架較為龐大，建設(shè)周期較長(zhǎng)，人員的施工、安裝工作量較大，不利于組裝、拆卸，這給零散氣回收裝置的施工帶來了諸多技術(shù)難題，無法滿足業(yè)主快速搬遷和滾動(dòng)開發(fā)的需要。因此，快速搬遷技術(shù)的研究將對(duì)邊遠(yuǎn)、零散小型氣田的分散天然氣資源的開發(fā)和充分利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 快速搬遷技術(shù)的具體主張

本文依托于新疆油田克拉瑪?shù)貐^(qū)零散氣處理回收項(xiàng)目，建成一套完整的3~15×104Nm3/d 零散井口氣回收裝置，采用制冷及低溫分離工藝回收其中的重?zé)N組分，回收天然氣進(jìn)行凈化處理合格后的商品氣可進(jìn)行增壓進(jìn)入下游管輸或CNG汽運(yùn)外輸，而混烴可進(jìn)一步處理后汽運(yùn)外輸。同時(shí)，該項(xiàng)目形成一套快速搬遷技術(shù)，具體主張如下：

2.1 模塊化設(shè)計(jì)

針對(duì)零散井井點(diǎn)多、面廣、氣量較少、變化大且衰減過快的特點(diǎn)，零散氣回收裝置劃分成一系列功能模塊，各功能模塊由設(shè)備、管道系統(tǒng)、電氣自控系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成，各功能模塊均可實(shí)現(xiàn)某個(gè)獨(dú)立的工藝要求，根據(jù)需求的不同，可以將功能模塊進(jìn)行組合、調(diào)換或者拆分，從而組成滿足該需求的一個(gè)完整的天然氣輕烴回收處理站。模塊化設(shè)計(jì)在裝置的快速安裝、快速搬遷的過程中起到了至關(guān)重要的作用，在模塊化設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮以下因素：

（1）大多數(shù)設(shè)備均可露天布置，但發(fā)電機(jī)和壓縮機(jī)需要布置在可敞開的集裝箱內(nèi)。這種布置具有占地少、建筑物少的有點(diǎn)，且有利于消防和防爆。

（2）形成涵蓋不同處理氣量范圍，不同壓力范圍的多種標(biāo)準(zhǔn)化流程，用于不同地區(qū)和項(xiàng)目時(shí)僅做局部修改即可重復(fù)利用。按工藝流程順序?qū)⒃O(shè)備緊湊布置，可以使模塊間的結(jié)合度最小、接口少且連接方便，從而使模塊內(nèi)的聚集度最大，設(shè)計(jì)、制造、裝配也變得非常簡(jiǎn)便，能夠降低成本，還能避免后期管線布置的往返交叉。

（3）模塊規(guī)模不宜過大，有條件時(shí)就建站回收，氣量衰減則另找井場(chǎng)迅速搬遷。模塊有較大的適用范圍，形成組合搭配，當(dāng)井口氣量下降太多，零散氣回收裝置無法正常運(yùn)行時(shí)，橇裝設(shè)備可以重新組合，搬遷到新的井場(chǎng)重復(fù)適用。

（4）采用鋼結(jié)構(gòu)框架式設(shè)計(jì)，保護(hù)橇裝設(shè)備并方便吊裝、運(yùn)輸。與現(xiàn)有的交通運(yùn)輸方式、集裝箱的匹配，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸和吊裝中費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)，將模塊尺寸控制在4米寬，4米高以內(nèi)。

2.2 自動(dòng)化模塊配置方式

自動(dòng)化配置方面，為了達(dá)到對(duì)橇上各單元進(jìn)行獨(dú)立控制的功能，將控制終端RTU 或PLC 設(shè)置在各橇單元上，并通過RS485通信與站控系統(tǒng)連接。同時(shí)將配電柜控制柜調(diào)整至模塊的相對(duì)一端，方便模塊外管線及電纜的統(tǒng)一布置。各模塊采用屏蔽雙絞線電纜，不僅敷設(shè)難度小、接線方便，而且也便于搬遷后的快速連接，對(duì)項(xiàng)目成本得到了很大的節(jié)約，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。DCS系統(tǒng)只用于監(jiān)控，提高了裝置的機(jī)動(dòng)能力。

2.3 模塊間管線的快速連接

各模塊采用框架式結(jié)構(gòu)（圖1），便于搬遷，并通過管網(wǎng)連接模塊相連。所需管網(wǎng)連接模塊統(tǒng)一設(shè)計(jì)成1m 寬，每個(gè)連接模塊上都統(tǒng)一設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)0.8米，寬1m，高1m的通道，此通道實(shí)用且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，也可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。模塊底座采用工字鋼設(shè)計(jì)，各模塊底座高度相同，表面平齊，在底座表面通過連接板，經(jīng)螺栓連接，將模塊進(jìn)行快速拼接。工藝配管方面，將各模塊的管線對(duì)外接口統(tǒng)一調(diào)整至模塊的一端，單獨(dú)設(shè)計(jì)管網(wǎng)連接模塊，實(shí)現(xiàn)整站的設(shè)備、工藝管線均可在工廠內(nèi)制造完成，整站對(duì)外只有進(jìn)站來氣入口、處理后產(chǎn)品氣出口、處理后液烴出口、排污口、放空口等與業(yè)主連接的關(guān)口。工藝管線接口均采用法蘭設(shè)計(jì)，保證連接的質(zhì)量并能實(shí)現(xiàn)快速安裝要求。

圖1 框架式結(jié)構(gòu)模塊示意圖

2.4 模塊間電纜的快速連接

快速電連接器在裝置中的應(yīng)用對(duì)于零散氣回收處理場(chǎng)站的快速安裝和快速搬遷起到至關(guān)重要的作用。快速電連接器起初是應(yīng)用于軍工及航空領(lǐng)域，故而也叫航空插頭。由于快速電連接器具有快速連接的突出特點(diǎn)，因而近些年在工業(yè)領(lǐng)域也逐漸廣泛應(yīng)用。也正是因?yàn)槟芸焖龠B接這個(gè)優(yōu)勢(shì)，電連接器尤為合適應(yīng)用于邊遠(yuǎn)井和零散小型氣井天然氣處理場(chǎng)站的電氣自動(dòng)化接線中。

在天然氣處理場(chǎng)站中，不僅用電設(shè)備較多，而且用電設(shè)備的二次控制回路也較繁瑣，會(huì)涉及到許多10芯以上的電纜，若將電連接器應(yīng)用于電纜終端來形成標(biāo)準(zhǔn)化連接，則只需將相關(guān)插頭插入正確的位置就能完成設(shè)備的對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)二次接線的即插即用，圖2為電連接器的應(yīng)用示意圖。

2.5 搬遷時(shí)用于放置拆卸管線的措施

為了便于裝置搬遷時(shí)站場(chǎng)的施工管理，特設(shè)置用于臨時(shí)存放拆卸管線、電纜等材料的彩鋼房，管線分類、分層放置，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)占地，避免管線磕碰損傷對(duì)其有效保護(hù)，也便于清點(diǎn)及取用，縮短現(xiàn)場(chǎng)人員工作時(shí)間。

3 快速搬遷技術(shù)應(yīng)用效果總結(jié)

自2013年以來，采用了快速搬遷技術(shù)的零散氣處理回收裝置在新疆油田克拉瑪依地區(qū)累計(jì)應(yīng)用30套，每個(gè)站場(chǎng)可達(dá)成7天建新站的目標(biāo)。此外，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明，有些井口在開采5~6月后氣量急劇衰減，可實(shí)現(xiàn)3天完成搬遷，現(xiàn)場(chǎng)已累計(jì)搬遷十余次。這種高效、快捷、易搬遷的零散氣回收裝置模塊化建設(shè)模式，讓零散天然氣的快速、連續(xù)回收成為可能，為業(yè)主帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，有效保護(hù)了自然環(huán)境。